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混凝土是当今世界上用量最大的人造建筑材料。据权威部门调查统计[1]，目前全世界混凝土年用量约为80亿 t，而我国就占20亿 t，预计到2010年可能超过32亿 t。混凝土材料的生产每年将消耗大量的资源。混凝土原材料中的粗细骨料约占混凝土总量的70~80%，按平均计算，80亿 t混凝土约需要水泥15亿 t，粗细骨料约60亿 t。同时，15亿 t水泥生产需消耗约16亿 t的石灰石和2.7亿 t的粘土，产生二氧化碳约13亿 t，约占全球二氧化碳年排出量的13%。开采、破碎和运输骨料要耗能，生产与加工混凝土也耗电，80亿 t混凝土在这些方面共需消耗电力11 100亿 kW•h。从这不难看出传统的混凝土材料在为人类构筑美好生活空间的同时，也给人类的生存环境带来了许多不容忽视的负面影响，矿物资源并非用之不竭，消耗完了不可再生，需要人们珍惜使用。
据资料介绍[2]，1995年日本建筑废弃物中混凝土废弃物占38%，约3 800万 t；美国每年大约产生6 000万 t废弃混凝土；欧共体废弃混凝土的排放量从1980年的5 500万 t增加到2000 年的16 200万 t；按混凝土的使用寿命50年左右计，50年后大量的混凝土因使用寿命结束而成为废弃混凝土。我国解放初浇注的许多混凝土与钢筋混凝土结构物，部分已进入老化毁坏阶段，城市改造建设也会拆除部分老的建筑与结构。在我国每年从旧建筑物上拆下来的建筑垃圾中的废弃混凝土就有1 360万 t，加上每年新建房屋产生4 000万 t建筑垃圾所产生的大量废弃混凝土，数量相当惊人。全世界每年拆除建（构）筑物以及混凝土搅拌站、预制构件厂、新建建筑而产生的废弃混凝土因占用大量的土地、污染环境，成为城市一大公害，由此引发的环境问题十分突出。今后废弃混凝土会越来越多，从建筑资源循环利用的观点及废弃混凝土处理的观点，都必须进行废弃混凝土骨料再利用的研究。因此，如何利用废弃混凝土开发原生骨料的替代品也就成为近年来许多研究人员比较关注的问题。
1 再生骨料的定义和分类
1.1 再生骨料的定义
将废弃混凝土块经破碎、分级并按一定的比例混合后形成的骨料称为再生骨料或再生混凝土骨料。将利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。相对于再生混凝土而言，将用来生产再生骨料的原始混凝土称为基准混凝土，也称之为原生混凝土。
1.2 再生骨料的分类
目前再生混凝土的分类方法多数是参考普通混凝土骨料的分类方法进行。根据《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52 - 92) 和《普通混凝土用碎石后卵石质量标准及检验方法》(JGJ53 - 92) 规定，再生骨料的粒径在0.16～5.00 mm 之间为再生细骨料；粒径大于5 mm 的颗粒为再生粗骨料。再生粗骨料颗粒一般指表面包裹着部分水泥砂浆的石子，少部分与砂浆完全脱离的石子，还有极少一部分水泥石颗粒。再生细骨料主要包括砂浆体破碎后形成的表面附着水泥浆的砂粒、表面无水泥浆的砂粒、水泥石颗粒及少量破碎石粒。由于再生细骨料中含有细小水泥浆颗粒，再生细骨料的粒径范围为0.08～5.00 mm。
日本建设省为扩大建筑副产品、拆除混凝土等材料的重新利用进行了大量工作[3 ]，于1994 年4 月颁布了《再生混凝土材料的质量试行条例》。试行条例给出了的再生骨料、再生基层材料和填充材料的质量标准，并根据其质量将再生骨料划分成几个等级，如表1 所示。
表1 日本再生骨料质量等级
2 废弃混凝土再生工艺
自20世纪80年代以来，发达国家在废弃混凝土的处理利用方面进展很快，处理方法和工艺多种多样。我国这方面的研究工作从90年代后期才逐渐增多，工艺方法也是各有特色。
2.1国外的废弃混凝土再生工艺
2.1.1俄罗斯
俄罗斯的主要经验是在建筑企业建立专门的破碎混凝土块体工艺线。莫斯科已有5条破碎和筛分工艺线投入运行。俄罗斯具代表性的破碎废弃混凝土块体及筛分工艺线如图1所示[4 ]。要求进入工艺线的块体尺寸不大于0.74 m×0.35 m，工艺线的总功率为275 kW，其生产率为200 m3／h.。
1-带有板式给料机的受料斗；2-格栅；3-废料；4-转子破碎机；5-振动给料机；6-磁铁分离器；7-传送带；8-分离台（分出木材和塑料）；9-金属；10-塑料；11-木材；12-双筛网筛分机；13-传送带；14-转子破碎机；15-双筛网筛分机；16-0~5 mm骨料；17-5~10 mm骨料；18-10~20 mm骨料；19-20~40 mm骨料
2.1.2 德 国
目前德国废弃混凝土的处理技术分为干处理技术和湿处理技术。干处理技术大致分为两个阶段：（a）预处理阶段：原材料过筛后先使用挑选设备去除废料中的杂质，然后送入冲击破碎机将粒径大于45 mm的材料破碎成较小颗粒；再经过磁性分离机除去铁质。（b)粒组分化阶段：首先进行二次筛分，再经过空气分离机将各粒组的细小杂质分离。就此可得到不同粒径的再生骨料。用这种方法处理过的再生骨料纯度和质量较高，可满足工程要求。湿处理技术原理是脉冲水流冲过材料混合物，利用材料密度不同去除杂质。
图2 德国典型的再生骨料生产工艺
图2 [4]是一种典型的德国废弃混凝土再生工艺流程示意图，主要由一个二档等级的破碎机组成，还装置两个颚式破碎机和铁件受料台（电磁器）等。通过加工的再生骨料被筛分为0~4 mm、4~16 mm、16~45 mm及45~90 mm四个级配区。该工艺投资费用巨大且占地面积大。
2.1.3 日 本
日本是最早再生循环利用建筑垃圾的国家。早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，生产再生水泥和再生骨料[5 ]。
（1）日本Shigeyoshi教授[6]设计的废弃混凝土块的“三破三筛”工艺，首次破碎使用颚式破碎机，后两次破碎使用带有较强研磨效果的破碎机，每次破碎后紧跟着一次筛分，三次筛分均使用双层筛分机，下层5 mm的圆孔，上层20 mm的圆孔，三次筛分所得再生粗骨料的获取率分别是60%、45%和30%；再生细骨料的获取率分别是40%、15%和15%。此工艺的优点是再生骨料的获取率不受原始混凝土强度的影响；缺点是所制得的再生骨料在其密度和吸水率方面不满足日本的JIS标准。
（2）日本Baoqun Li教授[ 7]等人采用加热和搓擦法设计的废弃混凝土再生工艺如图3所示，首先原始混凝土被通用测试机分割成四部分，每部分的大小是75 mm×300 mm，对其进行电炉加热、破碎机破碎，然后通过圆筒形粉碎设备对混凝土块进行搓擦处理，最后筛分处理得到粗细再生骨料。其中加热过程如图4所示 。 
图3日本废弃混凝土再生工艺 
图4 加热过程图
（3）日本两家公司、大阪城市大学和粟本钢有限公司的Masaru Yamada 教授[ 8]共同研发了“Cy-clite”高性能再生骨料，其生产过程包括三个阶段： (a) 预处理阶段，除去废弃混凝土中的其他杂质，用颚式破碎机将混凝土块破碎成40 mm直径的颗粒。(b) 碾磨阶段：混凝土块在偏心转筒内旋转，使其相互碰撞、摩擦、碾磨，除去附着于骨料表面的水泥浆和砂浆。(c) 筛分阶段：最终的材料经过过筛，除去水泥和砂浆等细小颗粒，最后得到的即为高性能再生骨料。详细的加工工艺见图5。生产的高性能再生骨料满足日本工业标准JIS 和日本建筑标准规范JASS规定的原生骨料和碎石标准，同时满足建设中心提出的所有技术认证标准。用“Cy-clite”生产的混凝土与用原生骨料生产的混凝土性能基本相同。这项技术在日本大阪已得到应用。
图5日本废弃混凝土加工工艺
1－40 mm混凝土块；2－颚式破碎机（破碎过程）；3－偏心旋转设备（研磨过程）；4－5 mm振动筛；5－粒状砂浆（5 mm）；6－高质量再生骨料(5~25 mm)；7－传送带；
2.1.4 美 国
在美国，机械处理方法之一是在拌制混凝土拌合物时，先把再生骨料放进转筒式搅拌机中干拌，然后再加人其他组分，认为这是从再生骨料上消除残留砂浆的一种可行方法。
2.1.5 意大利
意大利[9]多数再生骨料加工厂的生产流程大致为：废弃混凝土→粗选（去除大件杂质）→筛分（产生部分细骨料）→破碎→磁性分离（去除铁质）→空气分选（去除轻质物）→筛分→清洗干燥→存放各粒级再生骨料。其中粗选是为了对进入的废弃混凝土进行质量控制。
2.1.6 以色列
以色列Katz.Amnon教授[10]针对再生骨料上覆有的旧水泥砂浆具多孔、有裂隙、削弱再生骨料力学性能的特点，提出了用硅灰浸泡和超声波清洗的方法来得到高质量的再生骨料。
2.2 国内的废弃混凝土再生工艺
我国回收利用废弃混凝土起步较晚，长久以来只是作为回填材料简单使用，或是在房屋拆除中回收一些可直接利用的较完整砖石。自1997年建设部将“建筑废渣综合利用”列入了科技成果重点推广项目后，我国才开始对建筑垃圾的再生利用进行立项研究。国内有关高等院校及科研单位、施工单位等均对废弃混凝土资源化问题进行了一系列的研究和探讨，并取得了初步的成效。（1）李惠强和杜婷[11]设计了如图6所示的制备再生骨料的生产流程。在此工艺中，块体破碎、筛分均是碎石骨料生产的成熟工艺，关键是控制分选、洁净、冲洗等环节的工艺技术和质量。该工艺的重要特点是有一填充型加热装置，经加热、二级破碎、二级筛分后可获得高品质再生骨料。加温到300 ℃后，粘附在天然骨料表面的水泥石粘结较差的部分，或在一级破碎中天然骨料外已带有损伤裂纹的水泥石，在二级转筒式或球磨式碾压中都会脱落，剩下的粗骨料的强度相对提高了。但加温、二级碾磨、二级筛分会带来生产成本的增加。
（2）毋雪梅[12]设计了一套在末端加有强化处理的骨料再生工艺，其前部各个环节和杜婷的设计非常相似。强化处理采用化学溶液浸渍或包裹等方法来改善再生骨料的性能，工艺中还设计了将再生骨料生产过程中产生的小于0.15 mm的微细粉料经过球磨后成水泥细度，作水泥混凝土的矿物掺和料，从而达到废弃混凝土百分之百的转化为再生资源。但是目前我国对再生细骨料的研究尚不深入、系统，将其应用于工程实践还须科研工作者进一步的研究。
（3）史魏和侯景鹏设计了一套带有风力分级设备的骨料再生工艺[13 ]，见图7。该工艺使用了风力分级装置及洗尘设备将粒径为0.15~5 mm的骨料筛分出来，为循环利用再生细骨料奠定了基础。
（4）肖建庄等[14]考虑到我国劳动力成本较底，且机械不适宜处理大块杂质，选择了人工法对废弃混凝土块进行分选，除去钢筋和木材，如图8所示。工艺中将粒径小于5 mm的再生细骨料视为杂质去除，特配备两台破碎机使废弃混凝土能达到需要的粒径范围（5~40 mm）。由于再生骨料通常含有较多的有害物质，如粘土、淤泥、细屑等，它们粘附于骨料的表面，降低了再生混凝土的强度，又增大了混凝土的用水量，因此在筛分之后增加了冲洗环节。
（5）我国台湾地区[15]目前采用的废弃混凝土块生产工艺中包括油压式履带型碎石机和重物筛选机等破碎及处理机具。再生骨料的处理模式主要有两种，一种是油压式履带型碎石机和人工筛选台组合方式；另一种是重筛机+油压式履带型碎石机+人工筛选台的组合方式。后者处理流程图如图9所示。
图6李惠强和杜婷设计的再生骨料生产工艺
还有台湾的Chen How-Ji [16]研究发现当水灰比低时，未冲洗的再生骨料将大大降低再生骨料混凝土的强度，而经过冲洗的再生骨料可以很好的改善上述的不利影响。
3 结 语
废弃混凝土块作为原料生产再生骨料，代替天然砂石骨料用来配制再生骨料混凝土，节省了天然砂石骨料资源，缓解了因开采天然砂石骨料对环境造成的破坏，有效地解决了废物处理和废物利用的问题，具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。我国对于废弃混凝土再生利用的研究仍处于初步阶段，发达国家在此方面的许多研究成果和经验值得我们借鉴。
文中所述的再生工艺方法大部分是物理处理法，且消耗大量的机械能和热能。若能通过化学方法来使废弃混凝土块再生，制出高质量的再生骨料，将会有更为显著的社会效益、环境效益和经济效益，这是今后应进一步研究的课题。
图7 史魏和侯景鹏设计的再生骨料生产工艺
图8肖建庄等设计的再生骨料生产工艺 
图9 台湾地区再生骨料生产工艺
参考文献
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16 Chen H J，Yen T，Chen K H．Use of Building Rubbles as Recycled Aggregates．Cement & Concrete Research，2003，33（1）：125～135
